【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池材料，尤其涉及一种改性正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池是近年来使用最为广泛的电池类型，其具有能量密度大，自放电小，无记忆效应等优点，具有较好的使用前景。锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液组成，由于负极材料的能量密度远大于正极能量密度，如何提高正极材料的能量密度成为研究热点。层状钴酸锂是目前最常用的商用锂离子电池正极材料之一，因其具有较高的能量密度而受喜爱，但是钴酸锂材料的实际容量与截止电压成正比关系，在截止电压达4.2v时，钴酸锂实际容量为理论容量的一半，同时脱出50％的锂离子，晶体结构发生变化。在目前的研究中，将钴酸锂的截止电压由4.2v提升至4.5v，可以获得更高的电池容量，但是过高的截止电压使钴酸锂正极材料发生不可逆相变，同时导致过渡金属溶解与氧气析出，导致电池循环性能下降，安全性降低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种在高截止电压环境下具有优异的电化学性能和循环性能且能量密度高的改性正极材料及其制备方法和应用。
2、为实现上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种改性正极材料，包括正极材料基体和设置于正极材料基体表面的包覆层，所述包覆层包括含氟聚合物和金属氧化物包覆mbene纳米材料。
3、本专利技术提供的改性正极材料通过在正极材料基体表面设置包覆层，并且包覆层中包括含氟聚合物和金属氧化物包覆mbene纳米材料，得到的正极材料应用于锂离子电池的制备上
4、在一实施例中，以改性正极材料计，所述包覆层的质量百分数为0.5-1.5％。
5、本专利技术研究发现，当包覆层的质量百分数为0.5-1.5％时，得到的包覆层的厚度在本专利技术给出的范围内，得到的改性正极材料应用于锂离子电池的制备上时，得到的锂离子电池在高截止电压下具有良好的循环性能，并且得到的锂离子电池的充放电性能优异，比容量高。
6、在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了所述改性正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
7、(1)正极材料基体的制备：将锂源和钴源混合后烧结、冷却、粉碎，得正极材料基体；
8、(2)含氟聚合物的制备：将含氟二醇化合物、碳酸酯基化合物和催化剂混合后进行聚合反应，随后过滤、洗涤、干燥，得含氟聚合物；
9、(3)金属氧化物包覆mbene纳米材料的制备：将金属氧化物加入第一有机溶剂中后加入mbene纳米颗粒，随后进行包覆反应，反应结束后干燥，得金属氧化物包覆mbene纳米材料；
10、(4)改性正极材料的制备：将含氟聚合物和金属氧化物包覆mbene纳米材料加入到第二有机溶剂中分散，随后加入正极材料基体的第二有机溶剂分散液，接着搅拌蒸干、干燥，得粉末；将粉末进行融合反应，得改性正极材料。
11、本专利技术提供的正极材料的制备方法操作简单，易于实际生产，通过采用本专利技术提供的制备方法能够有效制备得到本专利技术所述改性正极材料。
12、在一实施例中，所述含氟二醇化合物包括3,3,3-三氟-1,2-丙二醇、八氟-1,6-己二醇、2,3,5,6-四氟对苯二甲醇、4,4,4-三氟-3-(三氟甲基)-1,3-丁二醇、2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇中的至少一种。
13、在一实施例中，所述含氟二醇化合物为3,3,3-三氟-1,2-丙二醇。
14、本专利技术研究研究，含氟二醇化合物的选择会影响其和mbene的协同效果，从而会影响到产品的循环性能，当进一步选择含氟二醇化合物为上述化合物，尤其是3,3,3-三氟-1,2-丙二醇时，得到的产品应用于锂离子电池的制备上时，得到的锂离子电池在高截止电压下的循环性能更为优异。
15、在一实施例中，所述碳酸酯基化合物包括碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二苯脂、碳酸乙烯脂、碳酸丙烯脂中的至少一种。
16、在一实施例中，所述碳酸酯基化合物为碳酸二乙酯。
17、在一实施例中，所述催化剂包括有机锡催化剂。
18、示例性地，所述有机锡催化剂包括二月桂酸二丁基锡、二丁基二甲氧基锡中的至少一种。
19、在一实施例中，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡。
20、在一实施例中，所述金属氧化物包括mgo、al2o3、tio2中的至少一种。
21、在一实施例中，所述金属氧化物为mgo。
22、本专利技术研究发现，金属氧化物的选择不仅会影响金属氧化物和mbene的作用，还会影响mbene与含氟聚合物的作用，当进一步金属氧化物为上述类型的物质，尤其是mgo时，得到的产品能够极大程度的提升锂离子的迁移速率，从而提高锂离子电池的充放电性能以及比容量；并且上述类型的金属离子和氟离子可进入电解液中抑制氟化氢的生成，进一步提升后续制备得到的锂离子电池的循环性能。
23、在一实施例中，所述mbene纳米颗粒包括mo2b纳米颗粒、crb纳米颗粒、tib纳米颗粒、mnb纳米颗粒中的至少一种。
24、在一实施例中，所述mbene纳米颗粒为mo2b纳米颗粒。
25、本专利技术研究发现，mbene纳米颗粒的选择不仅其自身能够发挥更好的电导率特性，还会和金属氧化物以及含氟聚合物共同作用，影响制备得到的锂离子电池的比容量以及能量密度，同时还会影响到锂离子的循环性能；当进一步选择mbene纳米颗粒为上述类型的物质，尤其是mo2b纳米颗粒时，得到的产品的综合效果更为优异。
26、在一实施例中，所述mbene纳米颗粒的平均直径为50-200nm。
27、本专利技术研究发现，mbene纳米颗粒的平均直径会影响到其和金属氧化物的包覆反应，当进一步选择mbene纳米颗粒的平均直径为50-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性正极材料，包括正极材料基体和设置于正极材料基体表面的包覆层，其特征在于，所述包覆层包括含氟聚合物和金属氧化物包覆MBene纳米材料。
2.根据权利要求1所述的改性正极材料，其特征在于，以改性正极材料计，所述包覆层的质量百分数为0.5-1.5％。
3.如权利要求1-2任一项所述的改性正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，满足如下(a)-(h)中的至少一种：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，含氟二醇化合物、碳酸酯基化合物和催化剂的质量比为(0.9-1.1)：(0.5-1)：(0.15-0.35)；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述金属氧化物和MBene纳米颗粒的质量比为(0.011-0.013)：1。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述包覆反应的温度为60-90℃，时间为6-12h，转速为300-600rpm。
8.根据权利要求3所述
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，融合反应的时间为10-60min，转速为3000-4000rpm。
10.如权利要求1-2任一项所述的改性正极材料在制备锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种改性正极材料，包括正极材料基体和设置于正极材料基体表面的包覆层，其特征在于，所述包覆层包括含氟聚合物和金属氧化物包覆mbene纳米材料。
2.根据权利要求1所述的改性正极材料，其特征在于，以改性正极材料计，所述包覆层的质量百分数为0.5-1.5％。
3.如权利要求1-2任一项所述的改性正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，满足如下(a)-(h)中的至少一种：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，含氟二醇化合物、碳酸酯基化合物和催化剂的质量比为(0.9-1.1)：(0.5-1)：(0.15-0.35)；
6.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄景意，常敬杭，唐盛贺，王皓，李长东，
申请(专利权)人：宜昌邦普时代新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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